新型化學修飾電極的制備及其應用于食品中重金屬檢測的方法研究.pdf

1、重金屬元素（如汞、鎘、鉛、砷、銅等）是一種極危險的污染物,往往長期積累在生物體內不可降解,各種生態系統都不同程度地受到重金屬離子的影響。食品中的有毒重金屬元素,一部分來自于農作物對重金屬元素的富集,另一部分則來自于食品生產加工、貯藏運輸過程中出現的污染。重金屬元素可通過食物鏈沉積到人體中,可引起多種疾病甚至癌癥。
　　因此,研究快速、準確、靈敏、方便的檢測重金屬的新方法十分必要。近年來,化學修飾電極受到了人們的廣泛關注,化學修飾電

2、極最突出的特點是可以賦予電極新的、特定的功能,在提高電化學選擇性和靈敏度方面有著獨特的優越性,并極大的拓展了電分析化學的范圍。
　　目前,化學修飾已被廣泛應用于重金屬元素的測定,但是同時由于電極材料的受限,所以靈敏度雖然有所改進,卻始終很難達到一個新的高度。因此,要使化學修飾電極在重金屬檢測上有更好的發展,就必須加入一些輔助的方法,提高其對重金屬的靈敏度。本論制備并表征了一系列新型的化學修飾電極,同時將超聲、微波技術引入電化學中,

3、進而提出對食品中的重金屬進行測定的新方法。所建立的方法簡單,快速,靈敏度高,為重金屬檢測提供了一種全新的理念和思路。
　　本論文內容共分五章:
　　第一章緒論本章主要系統地介紹重金屬污染的危害與檢測技術的發展、化學修飾電極的制備與應用、超聲和微波加熱原理及其應用。并對這些領域的研究現狀和與進展作了綜述。
　　第二章Nafion修飾鉍膜電極陽極溶出伏安法直接檢測蔬菜中痕量重金屬本章以Nafion修飾鉍膜電極（NCBFE）

4、為工作電極,采用微分脈沖陽極溶出伏安法,同時測定痕量Pb（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）三種元素;考察實驗條件對測定結果的影響。實驗結果表明,Pb（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）在Nafion修飾鉍膜電極上出現良好的溶出峰,與Nafion修飾汞膜電極（NCMFE）相比,溶出峰更尖銳、靈敏。Pb（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）金屬離子的質量濃度在4～36μg/L范圍內,呈現良好的線性關系,相關系數分別為0.9975,0.9985,0.9964;

5、富集3 min,Pb（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）的檢出限分別為0.17μg/L,0.17μg/L和0.30μg/L。該電極成功應用于蔬菜中痕量Pb（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）的檢測,實測樣品中Pb（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）的結果與石墨爐原子吸收法相符,方法簡便可靠,有實際應用意義。
　　第三章微波輻射合成Ptnano/CNTs納米復合材料及其應用于氧化檢測水體中痕量砷（Ⅲ）的研究本章利用微波輻射快速合成Pt納米粒子/碳納米管(Ptnano/CNT

6、s)復合材料,并且首次將其應用于氧化測定痕量砷（Ⅲ）的研究。運用透射電子顯微鏡（TEM）對Ptnano/CNTs復合材料的形貌進行表征。采用循環伏安法和線性掃描伏安法對Ptnano/CNTs納米復合材料的電化學性能進行考察,結果顯示,與電化學沉積法制備的Pt納米粒子修飾玻碳電極(Ptnano/GCE)、Pt盤電極相比,Ptnano/CNTs修飾的玻碳電極(Ptnano/CNTs/GCE)顯示出更優越的檢測砷（Ⅲ）的性能。該方法快速、準確

7、,適合于痕量砷（Ⅲ）的常規檢測。
　　第四章超聲-伏安法檢測飲用水中痕量鉛（Ⅱ）和銅（Ⅱ）的研究本章以金納米粒子修飾玻碳電極為工作電極,采用超聲-微分脈沖陽極溶出伏安法連續測定飲用水中痕量鉛（Ⅱ）和銅（Ⅱ）。通過原子力顯微鏡（AFM）對金納米粒子的形貌和大小進行表征,探討超聲波作于用電化學的工作機理?？疾靝H值,超聲功率,富集時間,富集電壓對測定結果的影響。實驗結果表明,超聲波與微波脈沖伏安法的協同作用極大地提高了方法的靈敏度,富

8、集時間120 s,Pb（Ⅱ）和Cu（Ⅱ）的檢出限分別為0.3μg/L和0.1μg/L。該方法成功應用于飲用水中痕量Pb（Ⅱ）和Cu（Ⅱ）的檢測。
　　第五章金納米粒子修飾鉑微電極微波—伏安法協同檢測銅（Ⅱ）本章研究了在微波—電化學聯用條件下,金納米粒子修飾的鉑微電極（Au-NPs/Pt）與裸鉑電極分別檢測銅Cu（Ⅱ）。研究微波輻射的“自聚焦”作用在電極和電解質之間的擴散層形成“熱點效應”,溫度梯度和對流傳質。電極與電解質界面間的溫